JP6627211B2 - 発光装置の製造方法 - Google Patents
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Description
導電部材上には、発光装置の光の取り出しを高めるために、Ag等の被膜が形成されることがある。また、導電性ワイヤとして、硫化しにくいAuワイヤが用いられることがある。
表面にAgの被膜を有する導電部材と、発光素子の電極とが、Auワイヤで接続され、
前記Auワイヤと前記導電部材の接続部にAu−Ag合金が形成されることを特徴とする。
前記凹部の前記底面に位置する前記上面の全域に鍍金法により形成したAgの被膜を有する前記導電部材と、前記発光素子の電極とを、Auワイヤで接続する工程と、
前記Auワイヤと前記導電部材の接続部にレーザ照射し、前記Auワイヤと前記被膜の一部とを合金化する工程と、を有し、
前記レーザ照射する工程は、
平面視で、前記Auワイヤの延在方向であって、前記接続部へ向かう方向をY軸正方向、前記Y軸正方向の逆方向をY軸負方向とし、前記Y軸正方向に直交する方向であって、前記接続部の一端から他端へ向かう方向をX軸正方向、前記X軸正方向の逆方向をX軸負方向とした時、
前記接続部のX軸正方向の一端の外側から他端の外側へとレーザを移動させ、次いで前記他端の外側からY軸負方向またはY軸正方向にずらしながら前記レーザを移動させ、次いでX軸負方向へ折り返して前記レーザを移動させる、折り返し照射工程を含み、
前記折り返し照射工程を1回または複数回繰り返す。
以下、各構成部材について詳述する。
(発光素子)
本実施形態の発光装置10は、複数の発光素子12を有する。なお、発光素子12は1つでもかまわない。本実施形態では、発光素子12は、パッケージ11の凹部20の底面20bの一部である導電部材14a上に実装され、発光素子12と、導電部材14a、14bとは、Auワイヤ16によって電気的に接続されている。
発光素子12は、当該分野で一般的に用いられている発光素子を用いることができる。例えば、青色、緑色の発光素子としては、ZnSe、窒化物系半導体(InXAlYGa1−X−YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)、GaPなどの半導体層を用いたもの、赤色の発光素子としては、GaAlAs、AlInGaPなどの半導体層を用いたものが挙げられる。
発光素子12は、サファイア等の絶縁性の半導体成長用の基板上に半導体層が積層されて形成されることがあるが、半導体成長用の基板は除去されていてもよい。
発光素子12は、半導体層側に電極が配置されているもの(片面電極)でもよいし、半導体層の反対側に電極が配置されているもの(両面電極)であってもよい。発光素子12は、少なくとも一方の電極が、Auワイヤ16によって導電部材14と接続できるように、発光素子12の上面側(実装面と反対側)にくるように実装される。本実施形態では、半導体層側に正負の電極が設けられ、半導体層と反対側の面がパッケージ上に接合されて実装(フェイスアップ実装)されている。なお、発光素子12は、パッケージ11の底面20b上であれば、導電部材14上、基材13上、どちらに実装されてもかまわない。
図2は、図1のII−II線の断面図であり、本実施形態の発光装置10の断面図である。図2に示すように、本実施形態のパッケージ11は、基材13と正負の導電部材14a、14bにより構成されている。正負の導電部材14a、14bは、基材13によって保持されており、電気的に絶縁されている。導電部材14a、14bの上面の一部は、基材13から露出している。本実施形態では、パッケージ11は凹部20を有している。凹部20は、基材13による側壁20aと、導電部材14a、14bの上面及びその間の基材13の上面からなる底面20bとで構成される。側壁20aは、発光素子12からの出射光を発光装置の光出射面側へ効率的に反射させることができる。特に、側壁20aの内面が傾斜面であると、光を効果的に上方へ反射させることができる。なお、基材13の側壁20a(凹部20)はなくてもよい。
発光素子12の電極と導電部材14とは、Auワイヤ16をボンディングすることで電気的に接続される。本実施形態において、例えば、Auワイヤ16と発光素子12の電極との接続部(以下、1stボンディング部と記載することがある)は、ボールボンディングにより形成することができ、Auワイヤ16と導電部材14との接続部32(以下、2ndボンディング部と記載することがある)はウェッジボンディングにより形成することができる。
発光装置10は、パッケージ11表面を被覆する保護膜22を有していてもかまわない。保護膜22が形成されることで、発光装置10における腐食が防止され、信頼性の高い発光装置を形成することができる。本実施形態では、保護膜22は、パッケージ11の表面、発光素子12の表面及びAuワイヤ16の表面に形成することができる。保護膜22の厚みは、例えば3〜100nmとすることができる。
透光部材24は、発光素子からの出射光の60%以上を透過するもの、さらに、70%、80%又は90%以上を透過するものが好ましい。
蛍光体は、当該分野で公知のものを使用することができる。例えば、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)系蛍光体、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット(LAG)系蛍光体、ユウロピウム及び/又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム(CaO−Al2O3−SiO2)系蛍光体、ユウロピウムで賦活されたシリケート((Sr,Ba)2SiO4)系蛍光体、βサイアロン蛍光体、KSF系蛍光体(K2SiF6:Mn)、量子ドット蛍光体等と呼ばれる半導体の微粒子などが挙げられる。これにより、可視波長の一次光及び二次光の混色光(例えば白色系)を出射する発光装置、紫外光の一次光に励起されて可視波長の二次光を出射する発光装置とすることができる。波長変換部材は、透光部材24中に含有されることに限られず、透光部材24の上面又は下面に配置させてもよいし、発光素子の周囲に配置させてもよい。その他、透光部材24には拡散材等が添加されていてもよい。
本実施形態は、最表面がAgの被膜15で被われた導電部材14を有するパッケージ11に、発光素子12を実装する工程と、Auワイヤ16によって発光素子12の電極と導電部材14とを接続する工程と、
Auワイヤ16と導電部材14の接続部32にレーザ照射し、Auワイヤ16と導電部材14上のAgの被膜15の一部とを合金化する工程と、保護膜22を形成する工程と、透光部材24を形成する工程と、を含む。
まず、電極を有する発光素子12と、上面にAgの被膜15が設けられた導電部材14を有するパッケージ11とを準備する。そして、発光素子12をパッケージ11の上面に実装する。発光素子12は、例えば、Agペーストなどの接着剤によって導電部材14上に実装することができる。この時、発光素子12の正負の電極のうち少なくとも一方が上面側となるように、すなわち、実装面とは反対側となるように、発光素子12を実装する。
ボンディング工程では、パッケージ11に実装された発光素子12の電極と導電部材14とをAuワイヤ16によって電気的に接続する。具体的には、発光素子12の電極上にAuワイヤの一端を接続し、Auワイヤの他方の一端を導電部材14に接続する。ボンディング工程では、例えば、キャピラリーを備えた従来のボンディング装置を用いることができる。本実施形態では、例えば、発光素子12の電極とAuワイヤ16との接続はボールボンディングにより行い、導電部材14とAuワイヤ16との接続はウェッジボンディングにより行うことができる。具体的には、キャピラリーから突出したAuワイヤ16の一端を溶融させてボールを形成し、形成されたボールを発光素子12の電極と接続した後に、Auワイヤ16を供給するキャピラリーを所望のワイヤ形状になるように移動させ、所望の形状に成形されたAuワイヤ16の他端を導電部材14に圧着により接続してキャピラリーから切り離す。2ndボンディング部がウェッジボンディングされると、Auワイヤ16が導電部材14上で薄く広がるので平面になりやすく、後にAu−Ag合金30が形成しやすいため好ましい。なお、本実施形態に係る方法はこの形態に限定されない。例えば、発光素子12の電極とAuワイヤとのボンディングをウェッジボンディングにより行い、導電部材14とAuワイヤ16とのボンディングもまたウェッジボンディングにより行ってもよい。
本実施形態では、導電部材14とAuワイヤ16との接続部32にレーザを照射し、Au−Ag合金30を形成する。
図4は、本実施形態にかかる発光装置10の製造方法を説明するための概略図であり、2ndボンディング部にレーザを照射する工程を概略的に示している。本実施形態では、例えば、まず始めに、レーザをAgの被膜15上に接続されたAuワイヤ16の先端部分の薄く広がった部分の左上端から、X軸の正方向に移動させる。そして、レーザをAuワイヤ16の先端部分の薄く広がった部分の右端まで移動させ、次に、Y軸の負方向(平面視で下方向)に一定距離移動させる。そして、さらに、Auワイヤ16の先端部分の薄く広がった部分の右端から左端までX軸の負方向に移動させる。このような動作を繰り返すことで、レーザにより、接続部32を不足なく照射することができる。
例えば、接続部32の径が約50〜120μmである場合、波長約355nm、スポット径約10〜30μm、パルスエネルギー約30μJ、繰返し周波数約200kHzのレーザを用い、速度約400mm/sで、接続部32を均一に照射することで、Auワイヤ16とAgの被膜15とを合金化することができる。
Auワイヤ16と導電部材14との接続部32にレーザを照射してAu−Ag合金30を形成した後、パッケージ11上(発光素子12の表面、導電部材14の上面、Auワイヤ16表面、接続部32の上面、基材13の上面)に保護膜22を形成することができる。保護膜22の形成は、従来知られている薄膜形成法によって形成することができ、特にALD法で設けられると好ましい。
本実施形態では、発光素子12が実装され、Auワイヤ16がボンディングされ、接続部32にAu−Ag合金30が形成されたパッケージ11の凹部20内に、蛍光体が含有された樹脂等の透光部材24を形成する。これにより、所望の光を発光する発光装置10を形成することができる。
11:パッケージ
12:発光素子
13:基材
14:導電部材
14a、14b:導電部材
15:Agの被膜
16:Auワイヤ
18:保護素子
20:凹部
20a:側壁
20b:底面
22:保護膜
24:透光部材
30:Au−Ag合金
32:接続部
Claims (2)
- 基材と、表面にAgの被膜を有する導電部材とを備え、前記導電部材の上面が位置する底面を有する凹部を備えるパッケージと、前記凹部の前記底面に配置される発光素子と、を備えた発光装置の製造方法であって、
前記凹部の前記底面に位置する前記上面の全域に鍍金法により形成したAgの被膜を有する前記導電部材と、前記発光素子の電極とを、Auワイヤで接続する工程と、
前記Auワイヤと前記導電部材の接続部にレーザ照射し、前記Auワイヤと前記被膜の一部とを合金化する工程と、を有し、
前記レーザ照射する工程は、
平面視で、前記Auワイヤの延在方向であって、前記接続部へ向かう方向をY軸正方向、前記Y軸正方向の逆方向をY軸負方向とし、前記Y軸正方向に直交する方向であって、前記接続部の一端から他端へ向かう方向をX軸正方向、前記X軸正方向の逆方向をX軸負方向とした時、
前記接続部のX軸正方向の一端の外側から他端の外側へとレーザを移動させ、次いで前記他端の外側からY軸負方向またはY軸正方向にずらしながら前記レーザを移動させ、次いでX軸負方向へ折り返して前記レーザを移動させる、折り返し照射工程を含み、
前記折り返し照射工程を1回または複数回繰り返す、ことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記レーザ照射する工程の後で、前記接続部において、前記Auワイヤの表面と前記導電部材の表面の両方を被うように保護膜を形成する工程を含む、請求項1に記載の発光装置の製造方法。
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